基于Grails+Spring+Hibernate框架的水体溶解氧检测分析设计

论文摘要

随着当今世界工业、农业的迅猛发展,大量的工业废水、农田排水向江河湖海排放,同时,我国城市生活污水大约有80%左右未经处理直接排放,小城镇及广大农村生活污水大多处于无序排放状态,使得许多地方的水质日益恶化,水污染和水资源短缺日益严重,所以迫切需要对污水进行及时监控和有效处理。其中,水中溶解氧含量是进行水质监测时的一项重要指标。溶解氧是指溶解于水或液体中的分子态氧,以DO表示。溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件,水体溶解氧含量的测量,对于环境监测以及水产养殖业的发展都具有重要意义。基于荧光淬灭机理溶解氧含量的检测方法是一种新型的光学氧检测法,可用于构建水体溶解氧的实时、在线、自动检测系统；如果多个检测点连网,还可实现长期、在线、大面积水域的溶解氧含量的监测。该检测方法具有不消耗氧、快速响应、高稳定性、高灵敏度、长寿命以及不受电磁干扰等优点。本文以“基于C8051F系列单片机的新型光学溶解氧探测方法的研究”课题研究为基础,针对大面积水域中多个检测点连网、典型断面等的水体溶解氧参数实时、在线监测等,研究构建基于Grails+Spring+Hibernate组合框架的水体溶解氧检测的显示平台,分析水体溶解氧含量在不同水域、不同温度下的变化情况；以AJAX异步方式准确、实时、在线地显示水体溶解氧的含量并跟踪显示处理的结果。Grails是基于MVC模式的Web框架,这种敏捷开发在配置文件方面更加简单,目标实现方面更加灵活,同时降低了数据接口和业务逻辑接口的耦合,这种分层及并行开发,不仅有利于软件复用重构,而且便于系统的维护扩展。论文的主要工作包括以下几点：（1）对项目需求的概要设计,分两个阶段对系统架构进行设计,首先是区水域溶解氧检测系统架构,然后利用VPN技术构建大流域的水体溶解氧实时呈现虚拟专用网络。（2）制定技术方案,确定项目开发语言和框架的搭建,选择java语言和基于敏捷开发的Grails+Spring+Hibernate的组合框架,搭建项目开发环境并设计好数据库ER图。（3）对系统功能模块进行分层,根据系统架构,对下位机数据采集层、数据传输层、上位机数据采集层、数据丰富层、数据呈现层和数据处理层的功能模块进行详细设计。（4）利用Java串口通信API,研究在检测系统的无线通讯网口与上位机PC之间的全双工通信程序（Java具有开放性、平台无关性和面向对象等特性）,用以实现对水体溶解氧检测值的实时传输；利用Java及其提供的Javax.comm控件完成设计,可大大简化串口操作过程,并结合C8051F040微控制器、光化学及光电检测等技术,实时发布水体溶解氧的检测数据。（5）构建水体溶解氧检测显示平台,对检测数据进行集中的采集和分析,同时提供对采集数据的逻辑处理和存储,对于历史采样数据的查询,可实现海量数据的快速检索；从而能对该水域水体溶解氧含量进行时域和空域的比较,向决策层提供可靠的数据依据,满足分析需求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 系统架构选择方法及原理
• 1.2.1 串口数据实时采集
• 1.2.2 Web呈现开发
• 1.3 国内外在水体溶解氧检测领域研究的现状
• 1.4 论文的组织与安排
• 1.5 小结
• 2. 系统架构和开发框架设计
• 2.1 系统架构
• 2.1.1 区水域溶解氧监测系统架构图
• 2.1.2 组网架构
• 2.2 开发框架搭建
• 2.2.1 WEB呈现开发框架选择
• 2.2.2 框架组建
• 2.3 项目开发环境搭建
• 2.3.1 安装JDK
• 2.3.2 安装Grails
• 2.3.3 安装maven
• 2.3.4 Oracle安装和配置
• 2.4 小结
• 3. 功能模块详细设计
• 3.1 下位机数据采集层
• 3.1.1 初始化模块
• 3.1.2 AD值采集模块
• 3.1.3 存储器读写模块
• 3.2 数据传输层
• 3.2.1 串口通讯协议的设计
• 3.2.2 微控制器C8051F040的中断设计
• 3.2.3 无线传输模块
• 3.3 上位机数据采集层
• 3.3.1 Java串口通信数据采集软件平台设计
• 3.3.2 多线程技术的应用
• 3.4 数据丰富层
• 3.4.1 数据预处理
• 3.4.2 数据丰富
• 3.5 数据呈现层
• 3.5.1 数据呈现后台模块
• 3.5.2 数据呈现前端模块
• 3.5.3 视图实时呈现
• 3.6 数据处理层
• 3.6.1 数据查询和统计模块
• 3.6.2 数据分析模块
• 3.7 系统管理
• 3.7.1 用户管理
• 3.7.2 角色管理
• 3.7.3 资源管理
• 3.7.4 系统功能菜单
• 3.7.5 角色授权
• 3.8 小结
• 4. 数据库设计
• 4.1 视图管理CDM图
• 4.2 CDM图到PDM图的转换
• 4.3 小结
• 5. 运行效果
• 5.1 登录界面
• 5.2 告警页面
• 5.3 历史告警和趋势分析
• 5.4 小结
• 6. 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 个人简历
• 读研期间所发表的论文
• 致谢